确定有效或无效流路的方法和装置
技术领域
本发明涉及确定有效或无效流路的方法和装置。
背景技术
专利文献1公开了如下内容：为了兼顾减小多孔体的气孔率和提高多孔体的透过性，而基于临时多孔体数据来进行流体解析，并导出与每个空间体素的流速相关的信息。专利文献1公开了将流速低的空间体素优先置换为物体体素，由此使气孔率成为目标值。
专利文献2公开了关于壁流型废气净化过滤器，基于SEM(Scanning ElectronMicroscope：扫描电子显微镜)图像来观察孔径的技术(参照专利文献2的图4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-189666号公报
专利文献2：日本特开2013-53589号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本申请的发明人们新发现了通过区分使流体从流入面流到流出面的有效流路和其以外的流路，能够更准确地评价多孔体的性能的意义。
用于解决课题的技术方案
本公开的一个方式所涉及的方法包括如下工序：
基于表示应具有流入面和流出面的多孔体的三维结构的结构数据对所述多孔体进行流体解析，至少生成表示所述多孔体所含的流路中的流体的压力分布的数据的工序；以及
基于沿着所述流路中的所述流体的流动方向而产生的压力值的梯度，确定使所述流体从所述流入面流到所述流出面的有效流路的工序。
在一些情况下，所述有效流路基于沿着所述流路中的所述流体的流动方向具有不同的压力值的多个等压面来确定。
在一些情况下，基于所述等压面来决定所述有效流路的截面积。
在一些情况下，基于所述等压面来决定所述有效流路的容积。
在一些情况下，所述有效流路的部分容积至少基于所述流体的流动方向上的第一等压面与第二等压面的分离距离、以及所述第一等压面和/或第二等压面的面积来决定。
在一些情况下，方法还包括如下工序：决定所述多孔体的一个截面中的所述有效流路的单独的截面积的合计值相对于所述多孔体的所述截面所含的气孔的单独的截面积的合计值的比的工序。
在一些情况下，方法还包括如下工序：决定所述有效流路的容积相对于所述多孔体所含的气孔的合计容积的比的工序。
在一些情况下，方法还包括如下工序：决定所述多孔体的一个截面所含的所述有效流路的截面积的合计值相对于所述多孔体的所述截面中的气孔和陶瓷部这两者的截面积的合计值的比的工序。
在一些情况下，方法还包括如下工序：决定所述有效流路的容积相对于所述多孔体的体积的比的工序。
在一些情况下，方法还包括如下工序：基于所述等压面的面积和周长来决定所述等压面的等效直径的工序。
在一些情况下，方法还包括如下工序：决定所述等效直径的分布的工序。
在一些情况下，方法还包括如下工序：决定相同或相同范围内的等效直径的所述等压面的个数的分布的工序。
在一些情况下，所述数据也表示在所述流路流动的流体的流速分布，
所述方法还包括如下工序：
基于在所述有效流路中以与所述流体的流动方向交叉的方式分布有相等的压力值的等压面的面积和所述数据表示的流速来决定单位时间通过所述等压面的所述流体的流量的工序。
在一些情况下，方法还包括如下工序：基于对各等压面决定的所述流量的合计来决定在所述多孔体所含的一部分或全部的有效流路流动的流量的工序。
在一些情况下，方法还包括如下工序：基于对所述等压面决定的所述流量，来对所述等压面决定与过滤器特性相关的评价值的工序。
在一些情况下，所述结构数据是具有数字值的体素的三维集合。
在一些情况下，所述方法还包括对所述结构数据设定格子的工序，
沿着所述流路中的所述流体的流动方向具有不同的压力值的等压面的分离距离包含小于所述结构数据中的格子间隔的分离距离。
本公开的一个方式所涉及的装置构成为：
基于表示应具有流入面和流出面的多孔体的三维结构的结构数据对所述多孔体进行流体解析，至少生成表示所述多孔体所含的流路中的流体的压力分布的数据，并且
基于沿着所述流路中的所述流体的流动方向而产生的压力值的梯度，确定使所述流体从所述流入面流到所述流出面的有效流路。
本公开的一个方式所涉及的方法包括如下工序：
基于表示应具有流入面和流出面的多孔体的三维结构的结构数据对所述多孔体进行流体解析，至少生成表示所述多孔体所含的流路中的流体的压力分布的数据的工序；以及
基于不表示所述流路中的所述流体的流动的给定范围内的压力值的集合，确定不使所述流体从所述流入面流到所述流出面的无效流路的工序。
本公开的一个方式所涉及的装置构成为：
基于表示应具有流入面和流出面的多孔体的三维结构的结构数据对所述多孔体进行流体解析，至少生成表示所述多孔体所含的流路中的流体的压力分布的数据，并且
基于不表示所述流路中的所述流体的流动的给定范围内的压力值的集合，确定不使所述流体从所述流入面流到所述流出面的无效流路。
发明效果
根据本公开的一个方式，能够确定使流体从流入面流到流出面的有效流路和/或不使流体从流入面流到流出面的无效流路。
附图说明
图1是本公开的一个方式所涉及的陶瓷过滤器的概略立体图。
图2是本公开的一个方式所涉及的陶瓷过滤器所含的片段的概略立体图。
图3是表示图2的平面PL3处的片段的概略截面的示意图。在具有由多孔质的隔壁划分出的开口隔室的蜂窝结构体的第一端部和第二端部，开口隔室被多个密封部互补地密封。流体能够在经由划分开口隔室的多孔质的隔壁在相邻的开口隔室间移动。
图4是用于实施本公开的方法的系统的概略框图。
图5是由X射线CT装置取得的结构数据所表示的多孔体的概略立体图。
图6是表示图5所示的多孔体的概略的部分截面的示意图，由实线包围的部分表示气孔。
图7是表示对简化的流路进行的流体解析的结果的示意图。
图8是表示图7所示的等压面中的压力值的变化的图表。
图9是主要表示多孔体所含的流路的概略示意图。
图10是示意性地表示在图9的截面V-V中有效流路与无效流路的边界的参考图。
图11是表示图5所示的多孔体的概略的部分截面的示意图，实线表示作为有效流路的部分空间的气孔，虚线表示作为无效流路的部分空间的气孔。
图12是与本公开的确定有效流路的方法相关的概略流程图。
图13是与本公开的确定无效流路的方法相关的概略流程图。
图14是表示陶瓷部、有效气孔和无效气孔的比例的图表。
图15是表示决定等压面的间隔的压力值的差ΔP更小的情况的示意图。
具体实施方式
以下，参照图1～图15，对本发明的非限定的实施方式进行说明。本领域技术人员不需要过度说明就能够组合各实施方式和/或各实施方式所包含的单独特征。另外，本领域技术人员也能够理解该组合带来的协同效果。原则上省略实施方式间的重复说明。附图以发明的记述为主要目的，有时为了方便制图而简化。通过“在一些情况下”这样的表现而明示的单独的特征例如可以被理解为不仅在本公开的方法和/或装置中是有效的，而且在其他各种方法和/或装置中也通用的普遍特征。
图1所示的陶瓷过滤器90是对气体、液体、粉体或它们的任意组合的混合物这样的流体进行过滤的功能部件。在陶瓷过滤器90中流动的流体典型地是从引擎排出的废气。陶瓷过滤器90是为了净化从汽油引擎和柴油引擎这样的引擎排出的废气而使用的，但不必限于此。具体而言，陶瓷过滤器90捕集废气中的颗粒状物质(PM)。捕集到的颗粒状物质在陶瓷过滤器90中燃烧而被除去。
陶瓷过滤器90是具有流入面91和流入面91的相反侧的流出面92的圆柱体。陶瓷过滤器90不必限于圆柱体，也可以采用其他形状。陶瓷过滤器90由多个片段80构筑，但不限于此。也设想陶瓷过滤器90是整体的情况。在没有限定的意图地对由多个片段80构筑陶瓷过滤器90的情况进行叙述时，片段80的个数依赖于陶瓷过滤器90的尺寸而增减。在片段80之间形成陶瓷中间层93，由此促进片段80的一体化。应予说明，由片段80构筑陶瓷过滤器90的方法在本技术领域中是公知的，省略详细说明。
在陶瓷过滤器90由多个片段80构筑的情况下，如图2和图3所示，片段80是具有流入面81和流出面82的棱柱体。片段80不必限于棱柱体，也可以采用其他的形状。片段80具有：划分供流体流动的开口隔室85的多孔质的隔壁86；以及设置成使流体经由多孔质的隔壁86在相邻的开口隔室85间流动的密封部87。由图3可知，片段80的流入面81侧的密封部87的配置图案与片段80的流出面82侧的密封部87的配置图案是互补的。换言之，流入面81侧的开口端没有被密封部87密封的开口隔室85具有被密封部87密封的流出面82侧的开口端。流入面81侧的开口端被密封部87密封的开口隔室85具有没有被密封部87密封的流出面82侧的开口端。通过该密封部87的配置，产生如图3示意性地表示的经由多孔质的隔壁86的流体的移动。从流体如上述这样经由多孔质的隔壁86移动的观点出发，陶瓷过滤器90或片段80被称为壁流型。
陶瓷过滤器90或其中可包含的片段80由碳化硅(SiC)、堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)、钛酸铝(Al2TiO5)这样的陶瓷材料构成。碳化硅(SiC)的结合可以是Si结合、SiC结合、堇青石结合等。开口隔室85的开口形状不限于矩形，能够采用六边形这样的其他多边形。隔壁86的厚度、开口隔室85的隔室密度根据用途、所要求的性能而适当地设定。片段80的制造方法在本技术领域中是公知的，省略详细说明。
流体经由上述的多孔质的隔壁86(具体而言，隔壁86的一部分)在相邻的开口隔室85之间流动。具体而言，如图3所示，流入到开口隔室85k的废气经由多孔质的隔壁86h流入到开口隔室85j。多孔质的隔壁86h具有流入面861和流入面861的相反侧的流出面862。在多孔质的隔壁86包含使废气从流入面861流到流出面862的有效流路。从流入面861流入到隔壁86的废气经由该有效流路而到达流出面862。应予说明，废气中所含的颗粒状物质能够附着到隔壁86的有效流路内并被燃烧。以下，有时将多孔质的隔壁86简称为多孔体。
对于作为多孔质的隔壁86的多孔体，进行本公开所涉及的有效或无效流路的确定方法，以确定多孔体中包含的有效或无效流路。然而，希望留意的是，本公开的有效或无效流路的确定方法并不限定于上述的陶瓷过滤器90所包含的片段80的多孔质的隔壁86这样的多孔体，还能够在结合到其他各种制品或者用于其他各种用途的多孔体中使用。在一些情况下，多孔体为不是片段结构而是一体式的堇青石制的蜂窝结构体中的隔壁，通过参照将日本特开2016-175045号公报、发明名称为封孔蜂窝结构体、申请日为2015年3月20日的全部内容并入到本说明书中。作为本公开所涉及的有效或无效流路的确定方法的对象的多孔体并不限于过滤器，也可用于支撑基板、绝热材料、整流板、选择透过层以及热交换材料这样的各种用途。
本公开所涉及的有效或无效流路的确定方法是基于表示应具有流入面和流出面的多孔体的三维结构的结构数据而进行的。表示多孔体的三维结构的结构数据可以通过各种方法取得。为了以更高精度阐明多孔体的结构，推荐使用更高分辨率的结构数据。从该观点出发，表示多孔体的三维结构的结构数据由X射线CT(Computed Tomography，计算机断层摄影)装置61生成，但不必限于此。由X射线CT装置61生成的结构数据被计算机62使用(参照图4)。虽然重复，但还设想通过使用X射线CT装置的方法以外的方法来生成表示多孔体的三维结构的结构数据的方式。
图5是由X射线CT装置取得的结构数据所表示的多孔体的概略立体图。图6是表示图5所示的多孔体的概略的部分截面的示意图，由实线包围的部分表示气孔。由图6可知，在多孔体10的截面存在各种截面形状的气孔。本申请发明人们预测一些气孔是使流体从多孔体10的流入面10a流到流出面10b的有效流路的部分空间，但并不是全部气孔均为有效流路的部分空间。即，预测气孔中也包含没有与有效流路在空间上连接的独立的气孔。另外，也包含作为虽然使流体部分地或整体地流入，但不产生流体的流动的无效流路的部分空间的气孔。从是否为有助于使流体从流入面10a流到流出面10b的流路的观点来区分有效流路和无效流路。通过选择性地确定多孔体10所包含的有效流路，能够在更高的维度中或从另外的观点进行多孔体10的评价。多孔体10的该评价结果成为对将来的多孔体10的开发、制造作出贡献的贵重的信息。
X射线CT装置61对作为工件的多孔体照射X射线，并观察透过了多孔体的X射线的强度。作为工件的多孔体在X射线源与X射线检测器之间旋转。或者，X射线源和X射线检测器分别在多孔体的外周旋转。进行基于由X射线检测器得到的表示X射线强度分布的图像的重建，生成表示多孔体的三维结构的结构数据。在一些情况下，结构数据是具有表示X射线的吸收率的体素值(数字值)的体素(voxel)的三维集合。在多孔体仅由陶瓷部和气孔构成的情况下，与陶瓷部对应的体素(以下，称为陶瓷体素)的体素值和与气孔对应的体素(以下，称为气孔体素)的体素值大不相同。陶瓷部是存在陶瓷材料的有形物的部分。气孔是气体存在的部分。可以认为结构数据的数据形式、数据结构是多种多样的，不应限定于特定的种类。
应予说明，多孔体除了陶瓷部和气孔之外，有时还具有在片段80的制造过程中产生的残碳成分(碳)。或者，多孔体有时具有来自废气中的PM的碳成分。或者，多孔体有时具有来自燃料、引擎油的灰(ash)的碳成分。或者，多孔体除了陶瓷部和气孔之外，有时还具有由片段80、具体而言由隔壁86担载的催化剂。设想这些残碳成分、催化剂具有与陶瓷部、气孔不同的X射线吸收系数。因此，认为与这些残碳成分、催化剂对应的体素的体素值具有与陶瓷或气孔体素的体素值不同的值。另外，作为X射线CT装置61，能够采用新旧的各种装置结构的X射线CT装置。例如，X射线CT装置61是非螺旋扫描型或螺旋扫描型。
计算机62基于表示应具有流入面10a和流出面10b的多孔体10的三维结构的结构数据对多孔体10进行流体解析，至少生成表示多孔体10所含的流路中的流体的压力分布的数据。流体解析是通过计算机62解开与流体的运动有关的方程式而进行的模拟。能够采用差分法、有限体积法、有限元法、粒子法、格子波尔兹曼法这样的各种流体解析法。在使用格子波尔兹曼法这样的格子法的情况下，对结构数据设定计算格子(也称为栅格或网格)。应予说明，在粒子法中不设定计算格子，但能够与后述同样地计算压力分布。计算机62对各体素单独地设定格子。格子例如位于体素的中心。对体素设定的格子例如由xyz坐标表示(参照图5)。不是必须对体素的集合所含的全部体素均单独地设定格子。也设想设定小于体素数量的格子数量，以降低计算机62所负担的计算成本。或者，也设想设定比体素数量多的格子数量，以进行多孔体10的更精密的观察。应予说明，图5所含的局部放大图示意性地表示沿着y轴的格子间隔。满足沿着x轴的格子间隔＝沿着y轴的格子间隔＝沿着z轴的格子间隔，但不必限定于此。
格子波尔兹曼法这样的流体解析自身是通过安装于计算机62的应用程序(软件程序)而进行的，因此，省略与该流体解析的具体方法相关的详细说明。作为格子波尔兹曼法这样的流体解析的结果，(在设定格子的情况下)针对每个格子计算流速值、压力值和密度。也设想选择性地计算流速值、压力值和流体密度中的1个以上的方式。
作为流体解析的结果而得到的表示流体的压力分布的数据为压力值的集合数据。在设定了计算格子的情况下，作为流体解析的结果而得到的表示流体的压力分布的数据为每个格子的压力值的集合数据。由于在与陶瓷体素对应的格子不流动流体，因此该格子的压力值为空值或为零、或者为在流体解析过程中产生的错误值(例如，流入面处的流体的初始的压力值这样的明显错误的值)。与作为有效流路的部分空间的气孔体素对应的格子具有给定的压力值。与作为无效流路的部分空间的气孔体素对应的格子也具有给定的压力值。与不流入流体的气孔体素对应的格子具有零或表示错误值的压力值。错误值能够使用阈值简单地除去。
接下来，计算机62基于沿着多孔体10的流路中的流体的流动方向而产生的压力值的梯度来确定使流体从流入面10a流到流出面10b的有效流路。当流体在使流体从流入面10a流到流出面10b的有效流路中流动时，从规定流路的壁面受到阻力，压力值连续地减少。压力值的梯度能够通过对在空间上相邻的2个以上的格子的单独的压力值进行比较来确定。希望留意的是，并不限于对隔开1个最小格子间隔而相邻的格子的压力值进行比较。沿着流体的流动方向而连续地变化的压力值的集合、或具有这样的压力值的格子的集合与有效流路(或其一部分)对应。另一方面，沿着流体的流动方向未连续地变化的压力值的集合、或具有这样的压力值的格子的集合与无效流路(或其一部分)对应。希望留意的是，流体的流动方向不限于与流入面861和流出面862正交的方向。应予说明，沿着流体的流动方向未连续地变化的压力值的集合能够替换为不表示流体的流动的恒定的压力值的集合。
图7是表示对简化的流路进行的流体解析的结果的示意图。图8是表示图7所示的等压面中的压力值的变化的图表。在一些情况下，有效流路是基于沿着流路中的流体的流动方向具有不同的压力值的多个等压面来确定的，但不必限于此。多个等压面按照沿着流路中的流体的流动方向产生的压力值的梯度而配置。等压面是通过流体解析的应用程序的处理，基于压力梯度所确定的单独的具有相等的压力值的面。例如，在应用程序中，基于压力值的差ΔP来设定等压面。等压面是以与流体的流动方向(图7的X方向)交叉的方式分布有相等的压力值的面。等压面可以是与流体的流动方向垂直的平坦面，或者是与流体的流动方向交叉的部分地或整体地弯曲的面，但并不限定于它们。
等压面的间隔是基于压力值的差ΔP而设定的，因此，沿着流路中的流体的流动方向相邻的等压面的距离依赖于流过流路的流体的压力值的梯度的斜度而变化。也设想在流体的压力值的梯度缓慢的流路中在相邻的等压面之间存在多个格子。另一方面，根据与决定等压面的间隔的压力值的差ΔP相关的应用程序的设定、流体的压力值的梯度，也设想相邻的等压面之间的距离小于结构数据中的格子间隔。
在图7和图8的情况下，满足等压面s1的压力值p1＞等压面s2的压力值p2＞等压面s3的压力值p3＞等压面s4的压力值p4＞等压面s5的压力值p5＞等压面s6的压力值p6＞等压面s7的压力值p7＞等压面s8的压力值p8＞等压面s9的压力值p9＞等压面s10的压力值p10＞等压面s11的压力值p11＞等压面s12的压力值p12＞等压面s13的压力值p13＞等压面s14的压力值p14。另外，满足Δp1-p2＝Δp2-p3＝Δp3-p4＝Δp4-p5＝Δp5-p6＝Δp6-p7＝Δp7-p8＝Δp8-p9＝Δp9-p10＝Δp10-p11＝Δp11-p12＝Δp12-p13＝Δp13-p14。
图7所示的流路51是基于按照沿着流路中的流体的流动方向产生的压力值的梯度而定位的多个等压面所确定的有效流路。在由单点划线的圆C1确定的无效流路中，与有效流路不同，沿着无效流路没有配置多个等压面。因此，由单点划线的圆C1确定的无效流路被排除。
图7所示的流路52是存在流体但不产生流体的流动的无效流路。该无效流路的位置和范围能够基于给定范围内的压力值的集合来确定。直截了当地说，能够基于图7中用斜线表示的、属于决定等压面的间隔的压力值的差ΔP的范围的压力值的集合来确定。另外，还设想在该压力值的集合中包含图7的由双点划线的圆C2指示的有效流路的部分。该误差能够通过进一步减小决定等压面的间隔的压力值的差ΔP的范围以减小由圆C2指示的有效流路的部分来降低(参照图15)。作为追加或代替，也能够基于流速图案来确定有效流路，并将无效流路与有效流路的重叠部分除外。
图9是主要表示多孔体所含的流路的概略示意图。图10是示意性地表示图9的截面V-V中的有效流路与无效流路的边界的参考图。由图9可知，在多孔体10以具有多个合流点和多个分流点的方式形成多个流路。图9为流路的二维描绘，但可理解为流路是在三维空间中形成的。第一流路11与图7和图8同样地，能够通过等压面s1～s6来确定。对于第二流路12、第三流路13也同样如此。第二流路12分支为副流路121和副流路122，前者与第一流路11合流，后者与第三流路13合流。第三流路13分支为副流路131和副流路132。
与第一流路11在空间上连通的流路21与图7和图8同样地，能够基于相等的压力值(或其范围)确定为无效流路。位于第三流路13的分支点的附近的气孔22为不流入流体的独立的气孔，压力值＝0，或压力值表示错误值。第一流路11与副流路131之间的流路23是为了参考而图示的流路。如果位于第一流路11侧的流路端的格子的压力值与位于副流路131侧的流路端的格子的压力值存在差，则流路23为有效流路。如果位于第一流路11侧的流路端的格子的压力值与位于副流路131侧的流路端的格子的压力值不存在差，则流路23为无效流路。
通过基于等压面来确定有效流路，可促进在三维空间中具有连续性的有效流路的确定，即，可促进直接确定三维空间中的有效流路的位置或范围或分布。在基于等压面来确定有效流路的情况下，如图9和图10所示，在等压面s3与等压面s4之间假想地确定第一流路11与流路21的边界s7。
图11是表示图5所示的多孔体的概略的部分截面的示意图，实线表示作为新确定的有效流路的部分空间的气孔(以下，称为有效气孔)，虚线表示作为新确定的无效流路的部分空间的气孔(以下，称为无效气孔)。根据上述的本公开所涉及的方法，从图11可知，能够确定有效流路，并且追加地或代替地，能够确定无效流路。作为不区分有效气孔和无效气孔而计算多孔体10的一个截面中的气孔率的情况的追加或代替，能够计算多孔体10的一个截面中的有效气孔或无效气孔的气孔率。可期待在不区分有效气孔和无效气孔而计算出的气孔率中没有出现的多孔体10的新特性的阐明。
图12是与本公开的确定有效流路的方法相关的概略流程图。在步骤S1中生成结构数据。在步骤S2中，通过基于结构数据的流体解析来生成表示压力分布的数据。在步骤S3中，基于沿着流路中的流体的流动方向而产生的压力值的梯度来确定有效流路。如上所述，这些步骤由1个以上的计算机62执行，但不必限于此。
计算机62是构成为：基于表示应具有流入面和流出面的多孔体的三维结构的结构数据对多孔体进行流体解析，至少生成表示多孔体所含的流路中的流体的压力分布的数据，并且基于沿着流路中的流体的流动方向而产生的压力值的梯度来确定使流体从流入面流到流出面的有效流路的装置。
计算机62包含CPU(central processing unit，中央处理单元)和存储部，由CPU执行存储于存储部的程序。存储部是存储器、硬盘驱动器、磁信息记录介质和光学信息记录介质中的任一个或2个以上的组合。在CPU中组装有存储部，或将两者经由通信总线连接。计算机62能够具有GPU(graphics processing unit，图形处理单元)、网络接口、I/O这样的其他各种功能部件。
也设想上述的装置由多个计算机构成。例如，计算机62执行的处理的一部分由经由网络而连接的服务器执行。在一个具体例中，步骤S2和步骤S3由经由网络而连接的服务器执行。格子法中对结构数据设定的格子数量越大，对于计算机而言的计算成本越大。从这样的观点出发，也设想使用经由网络而连接的其他计算机(服务器)的计算资源。
虽然重复，但也能够确定无效流路来作为确定有效流路的情况的追加或代替。计算机62能够基于沿着流体的流动方向未连续地变化的压力值的集合、或不表示流体的流动的恒定的压力值的集合(或其范围)来确定不使流体从流入面10a流到流出面10b的无效流路。另外，能够使用恒定或给定范围内的压力值的集合来作为恒定的压力值的代替。
通过确定无效流路，能够计算出多孔体10的一个截面中的无效流路的气孔率、多孔体10中的无效流路的容积。应予说明，能够在不区分作为有效流路的部分空间的有效气孔和作为无效流路的部分空间的无效气孔的情况下，基于由X射线CT装置生成的结构数据表示的多孔体的截面的图像解析来求出多孔体10的一个截面的气孔率。此外，通过由X射线CT装置生成的结构数据表示的多孔体的气孔体素的容积的累积，能够求出多孔体10所含的气孔的容积。因此，通过从基于由X射线CT装置生成的结构数据而计算出的多孔体10的一个截面的气孔率减去多孔体10的一个截面中的无效流路的气孔率，能够计算出多孔体10的一个截面中的有效流路的气孔率。对于多孔体10的有效流路的容积也能够同样地进行计算。
图13是与本公开的确定无效流路的方法相关的概略流程图。在步骤S1中，生成结构数据。在步骤S2中，通过基于结构数据的流体解析来生成表示压力分布的数据。在步骤S3中，基于流路中的给定范围内的压力值的集合来确定无效流路。如上所述，这些步骤由1个以上的计算机62执行，但不必限于此。
计算机62能够基于等压面来决定有效流路的截面积。由图11可知，等压面有可能具有非常复杂的截面形状，但计算机62能够通过利用应用程序的运算来计算等压面的面积或其近似值。能够将计算出的等压面的面积或其近似值决定为有效流路的截面积。
计算机62能够计算出如上述那样确定的有效流路的一部分或整体的容积。计算机62能够基于等压面来决定有效流路的容积。有效流路的部分容积能够至少基于流体的流动方向上的第一等压面与第二等压面的分离距离、以及第一等压面和/或第二等压面的面积来决定。通过累积有效流路的部分容积，能够计算出多孔体10的一部分或整体的有效流路的容积。
计算机62能够决定所述多孔体的一个截面中的有效流路的单独的截面积的合计值相对于多孔体的所述截面所含的气孔的单独的截面积的合计值的比。多孔体的一个截面所含的气孔的单独的截面积的合计值能够使用结构数据来决定。例如，多孔体的一个截面所含的气孔的单独的截面积的合计值通过将陶瓷体素的体素值和气孔体素的体素值用一个阈值进行二值化，并计算与气孔体素对应的面积而求出。可理解为将陶瓷体素的体素值和气孔体素的体素值用阈值进行二值化的方法在本公开的各种计算处理中是有用的。
计算机62能够决定有效流路的容积相对于多孔体所含的气孔的合计容积的比。多孔体所含的气孔的合计容积能够基于气孔体素的容积的累积这样的利用适当的应用程序的结构数据的处理来决定。有效流路的容积的计算方法如上所述。
计算机62能够决定多孔体的一个截面所含的有效流路的截面积的合计值相对于多孔体的截面中的气孔和陶瓷部这两者的截面积的合计值的比。多孔体的一个截面中的气孔和陶瓷部这两者的截面积的合计值例如是图6所示的单点划线的框。有效流路的截面积的合计值如从上述的公开所理解的那样来决定。
计算机62能够决定有效流路的容积相对于多孔体的体积的比。多孔体的体积由结构数据确定、或作为初始值输入到计算机中。
计算机62能够基于等压面的面积和周长来决定等压面的等效直径。在将等压面的面积设为S、将周长设为L、且将等效直径设为d时，等效直径d由下式表示。
d＝(4S/L)
由图6可推测，等压面的外形能够采取复杂的形状。但是，该复杂的形状能够基于等压面的面积和周长这样的参数而替换为一个等效直径。接下来，计算机62能够决定等效直径的分布。另外，计算机62能够决定相同或相同范围内的等效直径的等压面的个数的分布。
如上所述，作为流体解析的结果而得到的表示流体的压力分布的数据也能够表示在流路流动的流体的流速分布。如上所述，作为格子波尔兹曼法这样的流体解析的结果，(在设定了格子的情况下)针对每个格子计算流速值、压力值和密度。计算机62能够基于在有效流路中以与流体的流动方向交叉的方式分布有相等的压力值的等压面的面积和数据表示的流速来决定单位时间通过等压面的流体的流量。此外，计算机62能够基于对各等压面决定的流量的合计来决定在多孔体所含的一部分或全部的有效流路流动的流量。
应予说明，流量Q(m3/s)通过流速v(m/s)和截面积(m2)的乘积进行计算。
Q＝v×A
计算机62能够基于对等压面决定的流量，来对等压面决定与过滤器特性相关的评价值。一般而言，在流路直径大的流路流动的气体量大，在流路直径小的流路流动的气体量小。但是，在复杂地形成有流路的多孔体10中，该关系未必成立。通过基于流量来决定评价值，能够定量地评价流路的使用方式。例如，对流量大的等压面赋予的评价值低。对流量小的等压面赋予的评价值高。通过求出评价值的分布，能够对过滤器用途中的多孔体的性能进行研究或评价。
[实施例]
对于陶瓷过滤器用的SiC制的片段的多孔质的隔壁，用X射线CT生成结构数据。对结构数据表示的多孔体的一个截面，通过利用计算机的图像解析来计算气孔率。具体而言，通过二值化处理来区分陶瓷部和气孔。接着，通过图像解析来求出一个截面中的气孔的气孔率。该气孔率是未区分有效气孔和无效气孔的气孔率。对从多孔体的流入面朝向流出面的方向上的多个截面连续地进行该处理。图14的M1表示无效气孔的比例，M2表示有效气孔的比例，M3表示陶瓷部的比例。
基于上述的结构数据对结构数据表示的多孔体进行基于格子波尔兹曼法的流体解析，计算每个格子的压力值。基于该压力值的梯度，直截了当地说，基于沿着压力值的梯度而排列的多个等压面来确定有效流路。对于结构数据表示的多孔体的一个截面，通过利用计算机的图像解析来计算有效流路的气孔率。对从多孔体的流入面朝向流出面的方向上的多个截面进行该处理。图14的黑色四边形表示计算出的有效气孔的气孔率的变化。可以说有效气孔的气孔率比预想要低。
基于上述的启示，本领域技术人员能够对各实施方式加以各种变更。
符号说明
10 多孔体
10a 流入面
10b 流出面
61 X射线CT装置
62 计算机
80 片段
90 陶瓷过滤器。
